L`alterno-démarreur

Sciences de l’ingénieur
Alterno-démarreur
L’alterno-démarreur
(premier prix des ingénieurs 2004 dans la catégorie développement durable).
« L’imagination est plus importante que le savoir » (Albert Einstein)
Les constructeurs automobiles sont actuellement confrontés au problème de la diminution
des émissions de dioxyde de carbone (CO2) et donc indirectement à celui de la réduction de la
consommation de carburant des véhicules.
Les possibilités offertes par les évolutions de l’électronique de puissance dans la maîtrise du
contrôle/commande et la capacité des actionneurs électromécaniques à fournir des couples
massiques de plus en plus important, permettent de proposer de nouvelles stratégies d’utilisation des
groupes motopropulseurs implantés dans les voitures.
Dans cette perspective, ils mettent sur le marché des véhicules équipés d’alterno-démarreur.
Cet équipement cumule la fonction de démarreur et d’alternateur à partir d’une machine électrique
utilisant les points de fixation standards de l’alternateur classique, la liaison avec le moteur se
faisant par une courroie crantée.
Ce système permet d’offrir la fonction start-stop qui offre la possibilité de couper le moteur
thermique lorsque le véhicule est à l’arrêt et de redémarrer pratiquement instantanément et
silencieusement quand le conducteur enclenche une vitesse ou relâche le frein (dans le cas des
boîtes automatiques). Ce dispositif équipe les véhicules de moyenne gamme (véhicule à essence de
cylindrée 1,4 litres). Le marché visé est celui des véhicules urbains pour lequel le start-stop aura
l’impact le plus grand sur la consommation (5 à 10 % annoncé).
La résistance Rb de la batterie est égale 6 mΩ et Eb = 12 V.
Etude en mode démarreur :
ibat
K1+
K2+
K3+
ia
rb
Phase a
ib
Phase b
AlternoDémarreur
Moteur
thermique
ic Phase c
Eb
K1-
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K2 -
K3 -
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Alterno-démarreur
1. Préciser le sens de transfert de l’énergie en mode démarreur puis en mode alternateur.
IKXY
ITXY
IKXY
K
TXY
+
DXY
Notation : les indices X prennent les valeurs 1 à 3 et Y les signes + ou -.
T est un transistor qui est un « interrupteur unidirectionnel » en courant c’est à dire que
lorsqu’il est fermé le courant circule du haut vers le bas. (sens de IT) , il sera considéré parfait. La
diode en parallèle sera considérée parfaite.
L’ensemble constitue un interrupteur bidirectionnel en courant (le courant peut circuler dans les
2 sens).
On a relevé les courants ia, ib et ic absorbé par l’alterno-démarreur
180 A
360 A
On admettra que les interrupteurs affectés de l’indice + véhicule la partie positive du courant
de chaque phase.
2. Exprimer le courant ibat en fonction des courants IKX+.
3. En déduire l’allure du courant dans la batterie.
4. En déduire la puissance fournie par la batterie à l’alterno-démarreur.
En mode alternateur (chargeur de batterie) : seul les diodes conduisent le courant, les transistors
TXY sont ouverts.
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Alterno-démarreur
Alterno-demarreur
ia
ib
ic
On a relevé les courants dans les phases a, b et c :
ia
ib
ic
5. Déduire de ces relevés la valeur efficace du courant dans une phase, la fréquence de ces
intensités.
6. Représenter l’allure du courant dans la diode D1+, D2+ et D3+. En déduire l’allure de
l’intensité absorbée par la batterie. Préciser l’intensité maximale Ibmax et l’intensité
minimale Ibmin. Quelle est la fréquence du courant Ib ?
7. Calculer le courant moyen, en déduire la puissance fournie par l’alternateur à la batterie.
On admettra que le courant moyen absorbé par la batterie a pour expression :
< Ib>= 3.Ibmax
π
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